房屋建筑關(guān)于混凝土管樁在軟土地基中的應(yīng)用探討

1、    房屋建筑關(guān)于混凝土管樁在軟土地基中的應(yīng)用探討    廖蓉摘要：混凝土管樁具有適用面廣、單樁承載力高、抗彎抗裂性能好、經(jīng)濟(jì)效益高、符合環(huán)保要求、成樁質(zhì)量可靠、檢測(cè)方便、縮短工期等眾多優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用在道路、橋梁及房屋建筑工程中的地基處理。關(guān)鍵詞：房屋建筑,混凝土管樁,地基,應(yīng)用0、引言混凝土管樁是體現(xiàn)當(dāng)代混凝土技術(shù)進(jìn)步與混凝土制品高新工藝水平的一種預(yù)制混凝土樁。我國(guó)自20世紀(jì)80年代初才開始引進(jìn)、研制和生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。通過大量的工程實(shí)踐證明,預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與傳統(tǒng)的沉管灌注樁、鉆孔灌孔樁和現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制方樁相比,具有樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠、施工工期

2、短、承載力高、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、監(jiān)理方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是近年來越來越受到內(nèi)地工程界技術(shù)人員和建設(shè)業(yè)主的歡迎,在工業(yè)與民用建筑和高速公路等建設(shè)領(lǐng)域得以迅猛發(fā)展。1、關(guān)于管樁壓樁力的確定壓樁力的變異及終壓標(biāo)準(zhǔn)：某工程開始試樁，數(shù)量2根，根據(jù)試樁記錄，當(dāng)樁長(zhǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，壓樁力分別為1600kn及1176kn，已超過單樁承載力特征值的1.5倍，符合設(shè)計(jì)要求。該工程先后施工263根樁，壓樁力呈現(xiàn)出忽大忽小極不規(guī)律現(xiàn)象，最小的壓樁力僅有424kn，只有單樁承載力特征值的58%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有46%的樁的壓樁力在720kn以下，其中大部分壓樁力在560-680kn之間，據(jù)要求：當(dāng)管樁樁端進(jìn)入設(shè)計(jì)標(biāo)高，壓樁力仍較小時(shí)

3、，待24h后，應(yīng)取相當(dāng)于樁的極限承載力的壓樁力對(duì)樁進(jìn)行復(fù)壓穩(wěn)定試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)163#樁（壓樁力為680kn）和20#樁（壓樁力為510kn）等4根樁，用1500kn的壓樁力進(jìn)行復(fù)壓，經(jīng)水準(zhǔn)儀觀察，樁在3min之內(nèi)均無沉降。因此，補(bǔ)充這幾根樁為試沉樁，現(xiàn)場(chǎng)仍按設(shè)計(jì)的標(biāo)高和樁長(zhǎng)進(jìn)行施工。打樁結(jié)束后，從現(xiàn)場(chǎng)選取3根不同持力層及壓樁力的工程樁進(jìn)行抗壓靜載試驗(yàn)，最大檢測(cè)荷載取二倍單樁承載力特征值，約1500kn。根據(jù)q-s試驗(yàn)曲線分析，單樁的抗壓極限承載力均達(dá)到1500kn。同時(shí)，抽取13根不同壓樁力的樁進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)測(cè)，極限承載力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。上述試樁及樁基檢測(cè)結(jié)果表明，壓樁力與單樁承載力之間并無必然的

4、聯(lián)系。因此，不能完全用壓樁力來作為沉樁終壓標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)地基土特性來合理選擇終壓標(biāo)準(zhǔn)。在飽和粘土深厚的地基中，預(yù)應(yīng)力管樁靜壓沉樁中由于超孔隙壓力的作用，其動(dòng)摩阻力削弱很多，早期壓樁力往往達(dá)不到設(shè)計(jì)建議的要求，但經(jīng)過適當(dāng)時(shí)間的穩(wěn)定，其后期摩阻力恢復(fù)較大，尤其是層粉質(zhì)粘土對(duì)樁的靜摩阻力發(fā)揮起著重要作用。所以在深厚軟土地基中，靜壓試樁時(shí)壓樁力不必堅(jiān)守1.5倍單樁承載力特征值這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)具體地質(zhì)情況適當(dāng)減少，充分考慮飽和粘土中沉樁阻力的變異。表一樁號(hào) 樁長(zhǎng)（m） 持力層 壓樁力（kn）70# 24.1 e粉質(zhì)粘土夾粉砂 135896# 34 e粉質(zhì)粘土 593218# 34 e粉質(zhì)粘土 844表二

5、樁編號(hào) 壁厚（mm） 截面模量w（106mm3） 配筋率（%） 抗裂彎矩mk(kn·m) 極限彎矩muk(kn·m）pc-a400(75) 75 5.326 0.58 52 77pc-ab400(75) 75 5.326 0.82 63 104ptc-400(60) 60 4.776 0.55 39 552、混凝土薄壁管樁抵抗水平荷載目前，隨著小區(qū)汽車庫(kù)配置率的提高，在住宅空地間布置地下車庫(kù)已成為房產(chǎn)商追求利益最大化的途徑之一。一般6層住宅前后間距為2122m，車庫(kù)寬度為1718m，使得車庫(kù)與住宅間凈距只有2m左右，有的小區(qū)甚至只有1.4m，僅能滿足樁間距要求。這樣，不僅給

6、地下室的基坑圍護(hù)帶來了麻煩，更加大了由于基坑開挖引起的住宅樁基所受的水平荷載。由于目前多層住宅普遍采用的ptc-400（60）預(yù)應(yīng)力薄壁管樁抵抗水平變形的能力較差，土體開挖擾動(dòng)很容易引起樁身的斷裂。所以增強(qiáng)樁體自身的抗水平力能力及加強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定就尤為重要。通過一些樁基的設(shè)計(jì)與施工實(shí)踐，提出幾點(diǎn)措施。與地下室相鄰側(cè)住宅外圍軸線上的樁建議用抗水平變形相對(duì)較強(qiáng)的普通預(yù)應(yīng)力混凝土管樁來代替抗水平變形相對(duì)較差的薄壁管樁。由于pc-400樁抗水平承載力的各項(xiàng)參數(shù)均高于薄壁管樁ptc-400，所以抗水平變形相對(duì)較好。與地下室基坑相鄰側(cè)至少一根軸線上的薄壁管樁采取灌芯處理。灌芯深度可取樁頂至地下室底板

7、面以下3m左右，約為710m，用c30細(xì)石混凝土摻適量膨脹劑澆注。通過灌芯，使薄壁管樁ptc400的截面模量由原來的4.776×106mm3提高到了6.284×106mm3從而達(dá)到了增強(qiáng)管樁抗側(cè)向力性能的目的。通過承臺(tái)之間的相互拉接，加強(qiáng)地梁剛度，尤其是可能產(chǎn)生樁體側(cè)移方向上的地梁。通過地梁拉接，有利于各獨(dú)立承臺(tái)下的樁基相互連接成一個(gè)整體，共同抵抗水平變形。合理安排住宅基礎(chǔ)墊層及承臺(tái)地梁的施工順序。在基坑開挖前先施工住宅基礎(chǔ)，使各個(gè)獨(dú)立的樁通過承臺(tái)及地梁連接成為一個(gè)較好的整體，共同抵抗由地下室開挖引起的土體側(cè)移。地下室圍護(hù)樁宜采用無擠土效應(yīng)的鉆孔灌注樁，以減少因圍護(hù)樁施工對(duì)

8、工程樁帶來的額外擠土效應(yīng)影響。提高樁周土的抗力。對(duì)淺層存在抗剪性能較差的土體，可以通過改良地基來提高樁周土的抗力，因?yàn)闃吨芡劣軐?shí)，樁-土體系的承載力愈高，變形愈小。一般加固深度為地面下（34）d，徑向范圍為1d（d為樁徑）。汽車通道側(cè)有條件時(shí)宜布置卸壓孔或隔震溝，可以較好地減少車輛運(yùn)輸對(duì)樁體周圍淤泥質(zhì)土體的擾動(dòng)。3、斷樁預(yù)防及處理3.1預(yù)防目前，多層建筑采用較多的預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁是ptc400（60），這類樁樁身抗變形能力較弱，其抗裂彎矩是39kn·m，極限彎矩是55kn·m，分別只有普通管樁pca400（75）的0.75倍及0.71倍，是普通管樁pc-ab400（7

9、5）的0.62倍和0.53倍，由于此地區(qū)淺層土體性質(zhì)較差，主要為流塑狀的淤泥或淤泥質(zhì)粘土，抗剪強(qiáng)度極低，基槽開挖或沉樁擠土引起的土體位移極易使薄壁管樁發(fā)生傾斜或斷裂，所以，預(yù)防斷樁應(yīng)從設(shè)計(jì)和施工方面采取積極預(yù)防措施：提高混凝土管樁的抗折剛度。如通過對(duì)基坑周圍的薄壁管樁進(jìn)行灌芯來提高管樁的截面模量；通過加強(qiáng)土體位移方向的地梁剛度，從而加強(qiáng)管樁間的相互連接?？刂撇紭睹芏龋詼p少大面積擠土引起的土體位移對(duì)薄壁管樁的水平擠壓。合理安排打樁路線。如采取先施工場(chǎng)地中間，再施工周邊等順序，可以使擠土效應(yīng)向四周均勻釋放。保證預(yù)應(yīng)力混凝土管樁接樁時(shí)的焊接質(zhì)量，避免因焊接質(zhì)量問題引起的樁身缺陷。合理確定樁架配重。

10、如沉樁中由于樁架配重不足，產(chǎn)生抬架，極易引起樁身失穩(wěn)，從而使薄壁管樁折斷或開裂。基槽開挖至樁頂約1.0m左右時(shí)，用人工開挖代替機(jī)械操作，以免機(jī)械操作不當(dāng)引起樁身折斷。3.2薄壁管樁斷樁的處理薄壁管樁斷樁可分為折裂斷樁及錯(cuò)位斷樁，一般工地中通過處理可重新利用的大多為折裂樁斷柱。經(jīng)測(cè)量，樁頂位移a均在1.0m以上，傾斜角度14°19°。經(jīng)計(jì)算，折斷部位約在樁頂下34m處。對(duì)管樁糾偏加固過程如下：鉆孔取土。在樁邊沿偏位的反方向（a+15cm）位置處，用取土式鉆機(jī)鉆至斷裂部位以下1.0m處。管樁垂直度扶正。在斷樁的偏位反方向設(shè)置地錨，用葫蘆通過鋼絲繩套住地錨和扶正鋼管，將斷樁緩慢拉

11、至垂直位置。葫蘆牽引水平力f30kn。在扶正時(shí)，要有專人不間斷觀測(cè)管樁的垂直度，直至安全扶正?？紫痘靥?。及時(shí)用塘渣回填管樁與周邊土體中產(chǎn)生的孔隙，既防止已糾偏的工程樁反彈復(fù)位，又避免周邊完好的工程樁偏位。澆灌混凝土。拔出扶正鋼管，清除管樁內(nèi)障礙物，用清水清洗樁壁，然后抽干孔內(nèi)泥漿水，下放鋼筋籠至斷裂部位以下2m處，再澆灌微膨脹混凝土。樁身檢測(cè)。斷樁加固完畢后，應(yīng)采取動(dòng)測(cè)手段檢測(cè)樁身承載力及完善性。4、結(jié)語(yǔ)綜上所述，房屋建筑中利用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在軟土地基中應(yīng)用切實(shí)可行，符合建筑要求，當(dāng)薄壁管樁處于淤泥質(zhì)土體中時(shí)，一定要結(jié)合管樁的受力特征，采取相應(yīng)的措施減少土體擾動(dòng)，增強(qiáng)管樁抗側(cè)剛度，以保證樁基安全。在沉樁過程中，當(dāng)